Les chercheurs de l'UC San Diego utilisant une nouvelle technique appelée MUSIC ont découvert que certaines cellules cérébrales vieillissent plus rapidement, en particulier chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer, révélant ainsi de nouvelles cibles potentielles pour le traitement et des informations sur les différences de vieillissement cérébral entre les sexes.
Des ingénieurs de l'Université de Californie à San Diego ont découvert que certaines cellules cérébrales vieillissent plus rapidement que d'autres et sont plus fréquentes chez les personnes atteintes de Alzheimer maladie. Ils ont également noté des différences dans le vieillissement de cellules cérébrales spécifiques entre les sexes, le cortex féminin présentant une plus grande proportion de « vieux » oligodendrocytes par rapport aux « vieux » neurones par rapport au cortex masculin.
Les découvertes ont été rendues possibles grâce à une nouvelle technique appelée MUSIC (multinucléique acide cartographie des interactions dans des cellules individuelles), qui permet aux chercheurs de jeter un coup d'œil à l'intérieur des cellules cérébrales individuelles et de cartographier les interactions entre la chromatine, qui est la forme étroitement enroulée de ADN-et ARN. Cette technique permet aux chercheurs de visualiser ces interactions à une résolution unicellulaire et d’étudier comment elles influencent l’expression des gènes.
Le travail est détaillé dans un article publié dans Nature.
Potentiel de la MUSIQUE dans la recherche sur la maladie d'Alzheimer
« La MUSIQUE est un outil puissant qui peut nous permettre d'approfondir les complexités de la maladie d'Alzheimer », a déclaré l'auteur principal de l'étude, Sheng Zhong, professeur au département de bio-ingénierie Shu Chien-Gene Lay de l'école d'ingénierie Jacobs de l'UC San Diego. « La technologie a le potentiel de nous aider à découvrir de nouveaux mécanismes moléculaires sous-jacents à la pathologie d'Alzheimer, ce qui pourrait ouvrir la voie à des interventions thérapeutiques plus ciblées et à de meilleurs résultats pour les patients. »
Le cerveau humain abrite un réseau complexe de cellules qui communiquent et interagissent de manière complexe. Au sein de chacune de ces cellules se trouve une interaction dynamique de composants génétiques, notamment la chromatine et l’ARN, qui dictent des fonctions cellulaires cruciales. À mesure que les cellules cérébrales grandissent et vieillissent, ces interactions entre la chromatine et l’ARN changent. Et au sein de chaque cellule, ces complexes peuvent varier considérablement, notamment dans les cellules matures. Cependant, démêler les nuances de ces interactions reste un formidable défi.
Entrez MUSIC, un outil de pointe qui offre une fenêtre sur le fonctionnement interne des cellules cérébrales individuelles. À l'aide de MUSIC, l'équipe de Zhong a analysé des échantillons de cerveau post-mortem, en particulier des tissus du cortex frontal humain, obtenus auprès de 14 donneurs âgés de 59 ans et plus, certains atteints de la maladie d'Alzheimer et d'autres non. Ils ont découvert que différents types de cellules cérébrales présentaient des modèles distincts d’interactions entre la chromatine et l’ARN. Il est intéressant de noter que les cellules présentant moins d’interactions chromatiniennes à courte portée avaient tendance à présenter des signes de vieillissement et de la maladie d’Alzheimer.
Découvertes et orientations futures
« Grâce à cette technologie unicellulaire transformatrice, nous avons découvert que certaines cellules cérébrales sont « plus vieilles » que d'autres », a déclaré Zhong. Notamment, les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer présentaient une proportion plus élevée de ces cellules cérébrales plus anciennes que les individus en bonne santé, a-t-il expliqué.
Les chercheurs affirment que cette découverte pourrait contribuer au développement de nouveaux traitements contre la maladie d'Alzheimer.
« Si nous pouvions identifier les gènes dérégulés dans ces cellules âgées et comprendre leurs fonctions dans la structure locale de la chromatine, nous pourrions également identifier de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles », a déclaré Xingzhao Wen, co-premier auteur de l'étude, docteur en bioinformatique. candidat dans le laboratoire de Zhong.
L’étude a également révélé des différences spécifiques au sexe dans le vieillissement des cellules cérébrales. Dans le cortex des souris femelles, les chercheurs ont découvert un ratio plus élevé d’oligodendrocytes âgés par rapport aux neurones âgés. Les oligodendrocytes sont un type de cellule cérébrale qui constitue une couche protectrice autour des neurones. Compte tenu de leur rôle essentiel dans le maintien d’une fonction cérébrale normale, une prévalence accrue d’oligodendrocytes âgés pourrait potentiellement exacerber le déclin cognitif.
« La présence disproportionnée d'oligodendrocytes anciens dans le cortex féminin pourrait apporter un nouvel éclairage sur les risques accrus de troubles neurodégénératifs et mentaux observés chez les femmes », a déclaré Wen.
Ensuite, les chercheurs travailleront à optimiser davantage MUSIC afin de pouvoir l'utiliser pour identifier des facteurs, tels que des gènes régulateurs et des circuits génétiques, responsables du vieillissement accéléré observé dans des cellules cérébrales spécifiques. « Par la suite, nous élaborerons des stratégies pour entraver l'activité de ces gènes ou circuits, dans l'espoir d'atténuer le vieillissement cérébral », a déclaré Zhong.
L'étude a été financée par le Instituts nationaux de la santé.
